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Crean el primer ordenador cuántico programable

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En las entrañas de los ordenadores, la carga eléctrica que se mueve por los circuitos oscila en torno a unos valores que pueden ser traducidos en forma de ceros y unos. Es el llamado lenguaje binario, el principal responsable de que en los ordenadores se pueda almacenar información y hacer operaciones. De hecho, el mínimo representante de lo que es un ordenador es precisamente una unidad de información llamada bit, y que se caracteriza porque puede adoptar uno de esos dos valores.

Por eso, si se quiere aumentar la potencia de un ordenador basta, entre otras cosas, con aumentar el número de bits con el que puede trabajar. Pero, gracias a las rarezas de la mecánica cuántica, los científicos han creado el bit cuántico, el cubit, una unidad de información que no tiene el valor de 0 y 1, sino que puede tener los dos valores a la vez en ciertas circunstancias. Sus grandes ventajas son que puede hacer más operaciones que un bit normal, y además realizar cálculos de un modo completamente distinto. Gracias a esto, en el futuro en teoría se podrá multiplicar exponencialmente la velocidad de los ordenadores a la hora de hacer algunas operaciones.

Pero aún falta mucho para lograrlo. El problema de trabajar con cubits es que hay que usar átomos en vez de chips, lo que implica necesariamente dominar el complejo y caótico mundo cuántico para conseguir que los cubits hagan correctamente las operaciones que se les piden.

Investigadores de todo el mundo trabajan en lograrlo. Unos recurren a algunos iones cuyos estados cuánticos pueden ser controlados a través de láseres, mientras que otros recurren a las propiedades de los superconductores, por ejemplo. Sea como sea, este miércoles un estudio presentado en «Nature» ha dado un salto adelante en esta carrera al haber logrado fabricar un pequeño ordenador cuántico, constituido por cinco átomos y, por ello, por cinco cubits. Pero su gran novedad es que este ordenador es programable, lo que quiere decir que puede trabajar con varios algoritmos y, por ello, hacer distintas operaciones.

«Hay mucha gente trabajando en líneas de investigación prometedoras, pero nosotros hemos logrado crear el primer procesador cuántico programable, que puede trabajar con varios algoritmos», ha explicado a ABC Shantanu Debnath, el primer autor del estudio e investigador en la Universidad de Maryland, a las órdenes de Christopher Monroe.

El ordenador en cuestión, es un pequeño dispositivo en el que estánconfinados cinco iones cuyos estados cuánticos son manipulados a voluntad de los investigadores, por medio de pulsos de láser muy específicos. Un primer pulso ajusta los iones en el conveniente estado cuántico, y un segundo pulso lee ese estado cuántico al final del proceso. Entre ambos, otro láser contribuye a establecer un sistema de puertas lógicas, gracias al cual el ordenador produce su respuesta.

Gracias a esto, y según han concluido en el estudio, el ordenador es capaz de hacer operaciones básicas con una precisión del 98 por ciento.

¿Los ordenadores del futuro?

Si poder programar un ordenador es fundamental, también es importante poder aumentar su potencia añadiendo bits de información. «Pensamos que podemos hacerlo, sería cuestión de añadir más y más cubits al sistema», ha explicado Debnath. «Una forma sería añadir más iones en un mismo procesador, o unir varios procesadores a través de fotones», ha añadido. Pero la complejidad de esto es tal, que el investigador cree que habrá que esperar diez o veinte años para ver un ordenador cuántico capaz de hacerlo y con utilidad práctica.

«La primera dificultad tiene que ver con las propiedades de los sistemas cuánticos. Si quieres que funcionen, debes conseguir que conserven sus propiedades cuánticas, coma lo son la coherencia y la superposición», ha dicho el investigador. Pero el entorno conspira para evitarlo. Cualquier electrón o fotón que haya por las inmediaciones puede echarlo todo al traste. «La temperatura y el ruido electrónico alteran las propiedades cuánticas de los sistemas, así que es fundamental mantenerlos aislados».

Tal como ha explicado a ABC Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Munich, hasta el momento se han construido ordenadores de decenas de iones, pero aún sigue siendo un reto poder aumentar su tamaño. «Esta tecnología implica trabajar con partículas muy pequeñas, por lo que es difícil escalarlos (aumentar su tamaño). El problema de crear un ordenador de 1.000 o 10.000 cubits es conseguir mantener el control».

Pero la recompensa de lograrlo es prometedora. Tal como ha añadidoShantanu Debnath, «los ordenadores cuánticos permiten trabajar con grandes números más rápidamente. Te sirven para encriptar y desencriptar la información de forma muy eficaz. Abren todo un nuevo campo y una forma única de procesar la información».

Ese nuevo mundo, en opinión de Cirac, podría aportar una nueva forma de resolver interesantes problemas en el campo de los nuevos materiales o las reacciones químicas más complejas.

http://www.abc.es/ciencia/abci-crean-primer-ordenador-cuantico-programable-201608032041_noticia.html